[發明專利]雙正斜角槽終端半導體分立器件可控硅及其制造方法

無效

• 申請號: 200810051398.6
• 申請日: 2008-11-10
• 公開（公告）號: CN101393929A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 邵長海;于雄飛;車振華
• 申請（專利權）人: 吉林華微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74;H01L29/06;H01L21/332
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種半導體分立器件可控硅，其終端具有雙正斜角槽，屬于半導體器件及半導體器件制造技術領域。

背景技術

雙正斜角結構能夠使半導體分立器件可控硅的電參數明顯改善，如提高擊穿電壓。現有具有雙正斜角結構的半導體分立器件可控硅其結構見圖1所示，先將具有四層三端結構的芯片加工成圓片狀，作為一個分立器件的芯片，夾持該芯片并高速旋轉，在V形磨具的研磨下，在芯片側面形成V形槽，于是，芯片側面與P區、N-區的界面的夾角θ、均小于90°，形成雙面正斜角結構，屬于一種雙正斜角結構。

發明內容

現有技術之方法僅適合于圓形芯片，要求芯片尺寸大到能夠夾持并高速旋轉研磨的程度，并且只能逐片加工。為了實現中、小尺寸矩形芯片的多片同時加工，獲得具有雙正斜角結構的半導體分立器件可控硅，我們發明了一種雙正斜角槽終端半導體分立器件可控硅及其制造方法。

本發明之雙正斜角槽終端半導體分立器件可控硅其芯片具有PN-PN+四層三端結構，其特征在于，見圖2、圖3所示，芯片為矩形，在芯片的四周終端有隔離區1，隔離區1與P區以及與N-區之間的界面3呈弧形。在芯片有N+區的端面四周分別有一條雙正斜角槽2，雙正斜角槽2的上端起始于隔離區1與上P區的分界處，雙正斜角槽2的下端終止于N-區，雙正斜角槽2與上P區下表面的夾角θ、以及雙正斜角槽2與所述弧形界面交點的切線的夾角β均為銳角。

本發明之制造方法為，見圖2～4所示，在N型硅單晶片4上雙面擴散隔離區1，再雙面擴散P區，在隔離區1與P區、N-區之間形成弧形界面3。在上P區的上表面與隔離區1的分界處劃出雙正斜角槽2，深度h達到N-區，雙正斜角槽2與上P區下表面的夾角θ、以及雙正斜角槽2與所述弧形界面3交點的切線的夾角β均為銳角。沿隔離區1中線切割該N型硅單晶片4。

從上述技術方案可知，本發明通過擴散隔離區將一塊硅單晶片劃分為若干矩形部分，再通過劃片的方式劃出井字分布的雙正斜角槽，使得所制作的器件芯片具有雙正斜角結構，沿隔離區中線橫豎切割硅單晶片，一次性獲得若干片芯片，在整個過程中，芯片邊長能夠控制在2.4～30mm之間，屬于中、小尺寸芯片，同時，提高了生產效率，降低了產品成本，實現了發明目的。

附圖說明

圖1是現有具有雙面正斜角結構的圓形芯片結構示意圖。圖2是本發明之雙正斜角槽終端半導體分立器件可控硅矩形芯片俯視圖。圖3是本發明之雙正斜角槽終端半導體分立器件可控硅矩形芯片沿A-A方向剖面主視圖。圖4是本發明之制造方法在硅單晶片上劃出井字分布的雙正斜角槽環節示意圖。

具體實施方式

本發明之雙正斜角槽終端半導體分立器件可控硅其芯片具有PN-PN+四層三端結構，其特征在于，見圖2、圖3所示，芯片為矩形，在芯片的四周終端有隔離區1，隔離區1與P區以及與N-區之間的界面3呈弧形。在芯片有N+區的端面四周分別有一條雙正斜角槽2，雙正斜角槽2的上端起始于隔離區1與上P區的分界處，雙正斜角槽2的下端終止于N-區，深度h在100～400μm范圍內，寬度在20～100μm范圍內，雙正斜角槽2與上P區下表面的夾角θ、以及雙正斜角槽2與所述弧形界面交點的切線的夾角β均為銳角，θ+β≤135°，其中θ＝60～85°，β＝50～75°。

本發明之制造方法為，見圖2～4所示，所選用的N型硅單晶片4電阻率為50～150Ω·cm，厚度為200～600μm。在1100℃下氧化6～9h，在N型硅單晶片4上、下表面形成氧化層。再經光刻、腐蝕，使需要擴散隔離區1的區域裸露。在N型硅單晶片4上采用硼或鋁雙面擴散隔離區1。該環節有兩種方案，一是擴散硼，采用離子注入方式或者是硼乳膠源方式，在1286℃高溫下擴散20～500h，在氮氣或者氧氣氣氛中進行。另一種方案是擴散鋁，采用離子注入或者蒸發方式，在1280℃高溫下擴散20～500h，在氧氣氣氛中進行。再雙面擴散P區。用氫氟酸去除N型硅單晶片4上下需要擴散P區部分的表面上的氧化層。擴散方案有兩種，一種是擴散硼，在1200～1255℃高溫下擴散5～100h，在氮氣或者氧氣氣氛中進行。另一種方案是擴散鋁，在1200～1255℃高溫下擴散5～100h，在氧氣氣氛中進行。得到厚度為20～150μm的P區。在隔離區1與P區、N-區之間形成弧形界面3。在上P區的上表面與隔離區1的分界處采用劃片刀劃片的方式劃出雙正斜角槽2，深度h達到N-區，在100～400μm范圍內。雙正斜角槽2與上P區下表面的夾角θ、以及雙正斜角槽2與所述弧形界面3交點的切線的夾角β均為銳角。對雙正斜角槽2內表面進行硅腐蝕，腐蝕深度為15～20μm，得到光滑表面。采用電泳的方式將混合到電泳液中的玻璃粉淀積到雙正斜角槽2中，電泳液為異丙醇、甲醇、乙酸乙酯的混合液，玻璃粉為鋅系玻璃或者鉛系玻璃，玻璃粉經高溫600～900℃燒結，形成玻璃鈍化層。沿隔離區1中線切割該N型硅單晶片4。